DE676893C

DE676893C - Procedure for testing substances with dielectric properties

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Publication number: DE676893C
Application number: DEL89406D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-12-18
Filing date: 1935-12-18
Publication date: 1939-06-14

Description

Verfahren zur Prüfung von Stoffen mit dielektrischen Eigenschaften Bei der Verarbeitung von Massengütern erweist es sich oft als notwendig, das Arbeitsgut auf die Beimischung von anderen Stoffen oder auf seine chemischen oder physikalischen Eigenschaften zu prüfen. Wird diese Prüfung nach den üblichen chemischen oder physikalischen Verfahren durchgeführt, so tritt oft der Umstand ein, daß diese Prüfverfahren zu langwierig sind und das Ergebnis der Prüfung erst dann erhalten wird, wenn das betreffende Gut bereits verarbeitet ist oder aber einer notwendigen Beeinflussung nicht mehr unterworfen werden kann.Procedure for testing substances with dielectric properties When processing bulk goods, it often turns out to be necessary to process the work goods on the admixture of other substances or on its chemical or physical Properties to consider. Will this test according to the usual chemical or physical Procedure carried out, the circumstance often arises that this test procedure is too are tedious and the result of the examination is only received when the relevant Has already been processed well or no longer has a necessary influence can be subjected.

Dieser übelstand führte zu der Entwicklung elektrischer Prüfverfahren, die zwar von sich aus nicht in der Lage sind, den zu untersuchenden Stoff zu analysieren und eindeutig eine etwa aufgetretene Veränderung anzugeben, bei denen aber durch eine voraufgegangene Untersuchung nach einem chemischen Verfahren eine Eichung der Meßeinrichtung so getroffen werden kann, daß das Meßergebnis auf die tatsächlich eingetretenen physikalischen oder chemischen Veränderungen ausgedeutet werden kann. Diese Verfahren haben den Vorzug, daß sie sehr rasch und auch mit brauchbarer Zuverlässigkeit die gewünschten Prüfungen durchzuführen gestatten. Mit Vorliebe benutzt man für solche Prüfverfahren die Einwirkung des Meßgutes auf einen hochfrequenten Schwingungskreis. Insbesondere sind Einrichtungen bekannt, bei denen das zu prüfende Gut zwischen die Belege des Kondensators eines hochfrequenten Schwingungskreises gebracht wird und die bei Veränderung des Meßgutes auftretende Veränderung seiner Dielektrizitätskonstante eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises hervorruft. Diese Veränderung wird gemessen. Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Meßgut in die Spule eines hochfrequenten Schwingungskreises oder zu dieser in Beziehung gebracht wird, wobei ebenfalls Veränderungen der Frequenz des Schwingungskreises auftreten und diese als Meßmittel festgestellt werden. Weiter sind Verfahren bekannt, bei denen das zu untersuchende Gut in das Feld des Kondensators eines hochfrequenten Schwingungskreises gebracht wird und die hierdurch auftretende zusätzliche Dämpfung des Schwingungskreises infolge Veränderung des Verlustwinkels dieses Kondensators gemessen wird.This evil led to the development of electrical test methods, which by themselves are not able to analyze the substance to be examined and clearly indicate any change that has occurred, but through which a previous examination according to a chemical method a calibration of the Measuring device can be taken so that the measurement result on the actually any physical or chemical changes that have occurred can be interpreted. These methods have the advantage that they are very quick and also with usable reliability allow the desired tests to be carried out. One uses with preference for such test procedures the effect of the material to be measured on a high-frequency oscillating circuit. In particular, facilities are known in which the goods to be tested between the evidence of the capacitor of a high-frequency oscillating circuit is brought and the change in its dielectric constant that occurs when the material to be measured changes causes a change in the frequency of the measuring circuit. This change will measured. A method is also known in which the material to be measured in the coil of a high-frequency oscillatory circuit or is related to this, wherein Changes in the frequency of the oscillatory circuit also occur and these can be determined as a measuring device. Processes are also known in which the good to be examined in the field of the capacitor of a high-frequency oscillating circuit is brought and the resulting additional damping of the oscillation circuit is measured as a result of the change in the loss angle of this capacitor.

Diese Verfahren haben jedoch nur eine beschränkte Anwendungsmöglichkeit. Hauptsächlich sollte .mit ihnen die Prüfung des Wassergehalts von Gut durchgeführt werden. Man hat auch schon versucht, ganz allgemein die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Stoffen durch Messung ihrer dielektrischen Eigenschaften zu bestimmen, doch traten dann große Fehlerquellen auf. Die bekannten Verfahren sind nur bedingt benutzbar, und zwar dann, wenn sich in dem Meßgut nur Veränderungen in einer bestimmten Richtung vollziehen. Treten zwei oder mehrere Veränderungen des Meßgutes, gleichgültig, ob diese chemischer oder physikalischer Art sind, auf, so versagen diese. Meßverfahren. Das Meßergebnis kann dadurch verfälscht werden, daß eine zweite Veränderung die Wirkung der ersten Veränderung des Meßgutes auf die Meßeinrichtung verstärkt oder *verringert. Hierbei können sich chemische oder physikalische Veränderungen überlagern.However, these methods have only a limited application. The main aim was to test the water content of good with them will. Attempts have also been made to the physical and chemical in general Determine properties of substances by measuring their dielectric properties, but then there were major sources of error. The known processes are only conditional can be used if there are only changes in the material to be measured in a specific one direction carry out. If there are two or more changes in the material to be measured, it does not matter whether these are chemical or physical in nature, they fail. Measuring method. The measurement result can be falsified by the fact that a second change the Effect of the first change in the material to be measured on the measuring device intensified or * decreased. Chemical or physical changes can be superimposed here.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist darin zu erblicken, daß die Änderungen sowohl der Dämpfung als auch der Frequenz eines hochfrequenten Schwingungskreises gemessen werden, die beim Einführen der Stoffe in ein magnetisches oder elektrisches Feld oder beim Einführen in beide Felder auftreten. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hat gegenüber den bisher bekannten Verfahren den Vorteil, daß es 7,wei Veränderungen des Meßgutes, gleichgültig, ob sie zhernischer oder physikalischer Art sind, zugleich anzuzeigen vermag, so daß aus dem Ergebnis dieser beiden Meßwerte auch auf die Veränderung dritter Größen mittelbar oder unmittelbar geschlossen werden kann.The essence of the present invention is to be seen in the fact that the Changes in both the damping and the frequency of a high-frequency oscillating circuit can be measured when the substances are introduced into a magnetic or electrical Field or when inserted in both fields. The method according to the present Invention has the advantage over the previously known method that it 7, white Changes in the material to be measured, irrespective of whether they are more viscous or physical Kind are able to display at the same time, so that from the result of these two measured values the change in third quantities can also be inferred directly or indirectly can.

Das Verfahren -beschränkt sich nicht auf irgendwelche Stoffe bestimmter Art, sondern wird nur eingeschränkt durch die für die Anwendung des Verfahrens notwendigen Voraussetzungen, die an die Stoffe bzw. deren Veränderungen gestellt werden müssen. Diese bestehen darin, daß die zu prüfenden Stoffe den Charakter eines Dielektrikums haben müssen. Die auftretenden Veränderungen müssen eine Veränderung der dielektrischen Eigenschaften der Stoffe, also der Dielektrizitätskonstante und der Leitfähigkeit des Stoffes, hervorrufen.The procedure is not limited to any specific substances Type, but is only limited by what is necessary for the application of the procedure Requirements that must be placed on the substances or their changes. These consist in that the substances to be tested have the character of a dielectric need to have. The changes that occur must be a change in the dielectric Properties of the substances, i.e. the dielectric constant and conductivity of the substance.

Gleichzeitig wird es durch die Erfindung möglich, mehrere Veränderungen verschiedenerArt, die entwedergleichzeitig odernacheinander auftreten; festzustellen und ihre Einflüsse auf die Messung voneinander zu trennen. Dadurch wird der bisher größte Nachteil der oben als bekannt geschilderten Verfahren behoben, der darin bestand, daß verschiedenartige Veränderungen: des Meß-.gutes den Meßkreis in der gleichen Weise beeinflussen und so die Messung der zu prüfenden Veränderung verfälschen; unter Umständen sogar unmöglich machen.At the same time, the invention makes it possible to make several changes of various kinds, occurring either simultaneously or sequentially; ascertain and to separate their influences on the measurement. This will make the so far The greatest disadvantage of the procedure described above as known remedied, the one therein existed that various changes: the measurement .good the measurement circuit in the influence in the same way and thus falsify the measurement of the change to be checked; possibly even make it impossible.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Meßgut, welches: in das magnetische oder das elektrische Feld eines hochfrequentenSchwingungskreises gebracht wird und dessen räumliche und zeitliche Veränderungen gemessen werden sollen, den Schwingungskreis stets in zweifacher Hinsicht beeinflußt. Wird das MeBgut z. B. in das elektrische Feld des Schwingungskreises; also zwischen die Belege des Abstimmkondensators oder eines Teiles des Abstimmkonden-Bators, gebracht, so wird durch die Veränderung des Dielektrikums dieses Kondensators der Kreis hinsichtlich seiner Frequenz und seiner Dämpfung beeinflußt. Es «:erden also zwei Meßgrößen auf den Meßkreis einwirken, die aber ganz verschiedene Ursachen haben können. Gesetzt den Fall; man würde zwischen die Belege dieses Kondensators mehrfach destilliertes Wasser bringen, welches eine außerordentliche hohe Dielektrizitätskonstante bei sehr geringer Leitfähigkeit besitzt. Die Frequenz dieses Schwingungskreises würde entsprechend der Veränderung des Dielektrikums außerordentlich stark, herabsinken. DieDämpfung diesesKreises würde jedoch nahezu diegleiche bleiben, da dieVerluste im chemisch reinen Wasser außerordentlich gering sind. Würde man nun diesem Wasser eine Spur einer schwachen Säure, z. B. Milchsäure, zufügen, so verringert sich die Dielektrizitätskonstante des Wassers außerordentlich stark. Die Leitfähigkeit des Wassers und damit die Verluste ändern sich nur ganz wenig. Die Dämpfung des Kreises würde also nur eine geringe Veränderung erfahren, während bei der Frequenz des Kreises eine ganz erhebliche Veränderung festzustellen ist. Führt man wiederum dem im Meßkondensator befindlichen reinen Wasser eine starke Säure, z. B. Salpetersäure, zu, so ändert sich die Dielektrizitätskonstante bei geringen Beimischungen nur unwesentlich, wohl aber steigt die Leitfähigkeit ganz außerordentlich. Die dielektrischen Verluste und damit die Dämpfung des Meßkreises würden außerordentlich stark zunehmen, während die Frequenz durch die geringe Veränderung der Dielektrizitätskonstantenur ingeringemMaße zunehmen würde. Es ist also durch die Messung beider Werte des Kreises, Frequenz und Dämpfung, möglich, festzustellen, ob, wie in diesem Beispiel angeführt, eine starke oder schwache Säure dem Meßgüt zugefügt worden ist.The invention is based on the knowledge that a material to be measured which: into the magnetic or the electric field of a high-frequency oscillating circuit is brought and whose spatial and temporal changes are to be measured, always influences the oscillation circuit in two ways. If the MeBgut z. B. in the electric field of the oscillation circuit; so between the documents of the Tuning capacitor or part of the tuning capacitor, brought so is by changing the dielectric of this capacitor in terms of the circuit affects its frequency and damping. Es «: ground two measurands affect the measuring circuit, but these can have very different causes. Set the case; one would be distilled several times between the slips of this condenser Bring water, which has an extraordinarily high dielectric constant has very low conductivity. The frequency of this oscillation circuit would corresponding to the change in the dielectric extremely strong, sink down. However, the attenuation of this circle would remain almost the same as the losses are extremely low in chemically pure water. One would now this water a trace of weak acid, e.g. B. lactic acid, so the Dielectric constant of water is extremely strong. The conductivity of the Water and with it the losses change very little. The dampening of the circle so would experience little change while at the frequency of the circle a very significant change can be observed. If one leads in turn to the measuring capacitor pure water located in a strong acid, z. B. nitric acid, too, so changes the dielectric constant is only insignificant with small admixtures, probably but the conductivity increases quite extraordinarily. The dielectric losses and thus the attenuation of the measuring circuit would increase extremely strongly while the frequency due to the slight change in the dielectric constant would increase. So it is by measuring both values of the circle, frequency and attenuation, it is possible to determine whether, as indicated in this example, a strong or weak acid has been added to the material to be measured.

Da in der Praxis der chemischen und technologischen Industrie die zu erwartenden Beimischungen oder Veränderungen physikalischer oder chemischer Art des Meßgutes in der' Regel bekannt sind und außergewöhnliche Beimischungen, deren Auftreten plötzlich und unkontrollierbar erfolgen könnte, nicht zu erwarten sind, wird die Aufgabe einer solchen Prüfung in der Regel darin liegen, bestimmte Veränderungen des Arbeitsgutes zu überwachen. Es ist nun möglich, daß durch den Arbeitsvorgang neben einer gewünschten chemischen Veränderung noch eine zwangsläufig auftretende physikalische Veränderung des Meßgutes stattfindet. Abgesehen von den oft vorhandenen Temper:L-turveränderungen des Meßgutes ist es denkbar, daß sich z. B. die Feinheit und damit das Volumengewicht ändert. Durch diese Veränderung des Volumengewichtes wird eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises wie auch seiner Dämpfung hervorgerufen. Die Änderung der Frequenz steht jedoch in einem linearen Zusammenhang mit dem Volumengewicht, während dieses sich in bezug auf die Dämpfung als quadratische Funktion auswirkt. Es ist also bei einer Veränderung des Meßgutes in einer chemischen und einer physikalischen Eigenschaft ein Vergleich der Frequenz- und Dämpfungsänderung vorzunehmen. Ist die Empfindlichkeit der Anzeige beider Meßgrößen so gewählt, daß die chemische Veränderung des Stoffes allein sowohl bei dem Anzeigeinstrument für die Frequenz als auch bei dem für die Dämpfungsmessung den gleichen Ausschlag hervorruft, so würden bei dem zusätzlichen Auftreten einer Veränderung des Volumengewichtes die Zeiger beider Instrumente eine stark voneinander abweichende Einstellung aufweisen.As in the practice of the chemical and technological industry the Expected admixtures or changes of a physical or chemical nature of the material to be measured are usually known and unusual admixtures of which Occurrence could occur suddenly and uncontrollably, are not to be expected, The task of such a test will usually be to identify certain changes to monitor the work item. It is now possible that through the operation in addition to a desired chemical change, an inevitable one physical Change of the material to be measured takes place. Apart from the often existing temperature changes of the material to be measured, it is conceivable that z. B. changes the fineness and thus the volume weight. Through this change the volume weight will change the frequency of the measuring circuit as well caused by its damping. However, the change in frequency is linear Relation to the volume weight, while this relates to the damping acts as a quadratic function. So it is when there is a change in the material to be measured in a chemical and a physical property a comparison of the frequency and change the attenuation. Is the sensitivity of the display of both measured quantities chosen so that the chemical change of the substance alone both in the indicating instrument the same deflection for the frequency and for the attenuation measurement causes, then with the additional occurrence of a change in the volume weight the pointers of both instruments have very different settings.

Die gleichen Verhältnisse liegen vor, wenn man das Meßgut in das magnetische Feld des hochfrequenten Schwingungskreises bringt. Auch hier wirkt das Meßgut in zweifacher Hinsicht. Durch die Leitfähigkeit des Meßgutes werden in ihm erhebliche Wirbelströme hervorgerufen. Diese Wirbelströme erzeugen außerordentlich starke Verluste in dem Meßkreis. Gleichzeitig wird durch die nie zu vermeidende evtl. künstlich verstärkte Eigenkapazität der Meßspule eine Beeinflussung der Eigenfrequenz des Meßkreises auftreten. Es ist jedoch verständlich, daß man die Messung in der Meßspule immer nur dann vorziehen wird, wenn die zu prüfende Veränderung des Meßgutes vornehmlich in einer Veränderung seines Leitvermögens bestehen wird. Auch hier ist wieder der Einfluß der Veränderung des Leitvermögens das Quadrat des Einflusses der Veränderung der Dielektrizitätskonstante.The same conditions exist when the material to be measured is placed in the magnetic Field of the high-frequency oscillation circuit. Here, too, the material to be measured acts in twofold. Due to the conductivity of the material to be measured, considerable Eddy currents caused. These eddy currents generate extremely high losses in the measuring circuit. At the same time, it may be artificial due to the never-to-be-avoided Increased self-capacitance of the measuring coil has an influence on the natural frequency of the Measuring circuit occur. However, it is understandable that the measurement can be made in the measuring coil is only preferred if the change to be checked in the material to be measured is predominant will consist in a change in its conductance. Here is the one again Influence of change in conductivity is the square of the influence of change the dielectric constant.

Es ist ferner verständlich, daß man zur Prüfung des Meßgutes dieses auch zugleich in das magnetische und das elektrische Feld des Meßkreises bringen kann. Es ist gleichgültig, ob nun das Meßgut zu gleicher Zeit oder nacheinander beide Felder passiert. Diese Art der Messung ist dann besonders aufschlußreich, wenn man das Meßgut nacheinander in jedes der beiden Felder hineinbringt und jeweils die auftretenden @requenz-und Dämpfungsveränderungen feststellt.It is also understandable that to test the material to be measured this also bring into the magnetic and the electric field of the measuring circuit at the same time can. It does not matter whether the material to be measured is at the same time or one after the other happened both fields. This type of measurement is particularly informative, if one brings the material to be measured into each of the two fields one after the other and in each case determines the occurring @requency and attenuation changes.

Durch dieses neue Verfahren der Messung der Beeinflussung der Frequenz und der Dämpfung des hochfrequenten Schwingungskreises durch das zu prüfende Meßgut werden auch gleichzeitig die hauptsächlichsten Fehler der bisherigen Verfahren der einzelnen Messung der Frequenz und der Dämpfung für die verschiedensten Anwendungsgebiete aufgehoben. Bei diesen Verfahren wurden die Meßergebnisse dadurch verfälscht, daß der Meßkreis von dem Meßgut hinsichtlich der Frequenz und der Dämpfung beeinflußt wurde, wobei jedoch trotz der gegenseitigen Beeinflussung dieser Faktoren nur jeweils einer gemessen wurde. , Weitere Fehler in der Messung traten dadurch auf, daß nicht nur die zu messende Veränderung des Meßgutes allein auftrat, sondern gleichzeitig auch eine Veränderung anderer Art, die aber auf den Meßkreis bzw. auf das Meßergebnis im gleichen Sinne oder auch im entgegengesetzten Sinne wirkte und so das Meßergebnis verfälschte. Es- war bisher durch die alleinige Messung der Frequenz oder der Dämpfung nicht möglich, diese Einflüsse zu erkennen.Through this new method of measuring the influence of the frequency and the damping of the high-frequency oscillation circuit by the material to be tested are also at the same time the main errors of the previous methods of individual measurement of frequency and attenuation for a wide variety of applications canceled. In these methods, the measurement results were falsified by the fact that the measuring circuit is influenced by the material to be measured in terms of frequency and damping was, but despite the mutual influence of these factors only in each case one was measured. , Further errors in the measurement occurred because not only the change to be measured in the material to be measured occurred alone, but simultaneously also a change of another kind, but which affects the measuring circuit or the measurement result acted in the same sense or in the opposite sense and so did the measurement result adulterated. Up until now, it was solely by measuring the frequency or the attenuation not possible to recognize these influences.

Dieses soll im besonderen noch einmal durch Beispiele erklärt werden. Wenn z. B. in einem Meßkondensator die chemische Veränderung, beispielsweise das Maß des durch Trocknung herabgesetzten Wassergehaltes von Getreide, festgestellt werden sollte, so ergab sich folgende Schwierigkeit: durch die Trocknung schrumpfte gleichzeitig das Korn. Das Volumengewicht des Meßgutes stieg. Da der Meßkondensator stets das gleiche Volumen hatte, war die Menge des Meßgutes je nach dem Volumengewicht verschieden groß. Erfolgte nun die Trocknung langsam und vorsichtig, so hatte das Korn Zeit, sich in seinem Gefüge langsam zu verfestigen und zu verdichten. Es entstanden wenig Hohlräume, die vorher durch das ausgetriebene Wasser ausgefüllt waren. Erfolgte die Trocknung jedoch durch Anwendung hoher Temperaturen und starker Belüftung, so daß das Wasser sehr rasch ausgetrieben wurde, so wurden in dem KornHohlräume erzeugt, und das Volumengewicht stieg nicht im selben Maße wie bei der langsamen Trocknung. Für den gleichenprozentualenWassergehalt waren also zwei verschiedene Mengen des Meßgutes im Meßkondensator enthalten. Da die Menge des Meßgutes als Dielektrikum die Frequenz des Meßkreises in der gleichen Weise bestimmt wie die tatsächliche Veränderung der Dielektrizitätskonstante, sind zwangsläufig durch diesen Einfluß und durch die hierbei nicht feststellbare Größe der physikalischen Veränderung erhebliche Meßfehler erzeugt worden.This should be explained again in particular by means of examples. If z. B. in a measuring capacitor the chemical change, for example that Measure of the water content of cereals reduced by drying should be, the following difficulty arose: shrinkage due to drying at the same time the grain. The volume weight of the material to be measured increased. Since the measuring capacitor always had the same volume, the amount of the material to be measured was dependent on the volume weight different sizes. If the drying was carried out slowly and carefully, it had Korn has time to slowly solidify and condense in its structure. It came into being few cavities that were previously filled by the expelled water. Happened however, drying by using high temperatures and strong ventilation, see above that the water was driven out very quickly, voids were created in the grain, and the volume weight did not increase to the same extent as the slow drying. For the same percentage of water, there were two different amounts of des The material to be measured is contained in the measuring capacitor. Since the amount of the material to be measured as a dielectric the frequency of the measuring circuit is determined in the same way as the actual one Changes in the dielectric constant are inevitable due to this influence and considerable due to the size of the physical change that cannot be determined here Measurement errors have been generated.

Bei der Dämpfungsmessung lagen gleiche Verhältnisse vor. Wurde ein Korn mit hohem Volumengewicht in die Meßspule eingebracht, so erfuhr der Meßkreis bei gleichem Wassergehalt eine ungleich höhere Dämpfung als bei geringerem Volumengewicht. Wird nun jedoch die Frequenz des Kreises ebenfalls beobachtet, so ergibt sich bei hohem Volumengewicht eine bestimmte Dämpfung bei einer bestimmten Frequenz. (Die Zeigerausschläge können wieder gleich gemacht werden.) Bei niedrigem Volumengewicht, also z. B. unvorschriftsmäßiger Trocknung, ergibt sich eine erhebliche Abweichung der Zeigerstellungen zwischen Dämpfungs- und Frequenzmesser.The same conditions existed for the attenuation measurement. Was a Grain with a high volume weight introduced into the measuring coil, so learned the measuring circuit has a disproportionately higher attenuation with the same water content than with a lower one Volume weight. If, however, the frequency of the circle is also observed, so With a high volume weight, a certain damping results at a certain one Frequency. (The pointer deflections can be made the same again.) At low Volume weight, so z. B. improper drying, there is a significant Deviation of the pointer positions between the attenuation meter and the frequency meter.

Würde man die Dämpfungsbestimmung in der bisher üblichenArt durchAufnahme einer Stromresonanzkurve durchführen, so würde dieses Prüfverfahren außerordentlich viel Zeit benötigen. Es wäre also mit diesem Prüfverfahren noch nicht ein Vorteil gegenüber exakten chemischen und physikalischen analytischen Verfahren gegeben. Aus diesem Grunde ist zur Ausübung des der vorliegenden Erfindung entsprechenden Verfahrens eine besondere Einrichtung zur Messung der Dämpfung entwickelt worden. Gleichzeitig sind bekannte Wege beschritten worden, um die Messung der Frequenz eines Meßkreises in schneller und sicherer Art zu ermöglichen.If one were to determine the attenuation in the usual manner by recording perform a current resonance curve, this test procedure would be extraordinary need a lot of time. So it would not be an advantage with this test method compared to exact chemical and physical analytical methods. For this reason, the practice of the present invention is appropriate Procedure a special device for measuring the attenuation has been developed. At the same time, known ways have been taken to measure the frequency to enable a measuring circuit in a faster and safer way.

Die zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung notwendige Einrichtung ist in einem Ausführungsbeispiel in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Um die Arbeitsweise dieser Einrichtung leichter erklären zu können, soll zuerst die Messung an Teilen von Schwingungskreisen geschildert werden. Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Röhrengenerator, dessenDämpfung und Frequenz durch das Meßgut bzw. durch den Prüfling verändert wird. Es sind zur Vervollständigung der Einrichtung noch weitere Teile angeschlossen, jedoch soll vorerst nur der untere Teil der Zeichnung betrachtet werden.The device necessary to carry out the method according to the invention is shown in an exemplary embodiment in the accompanying drawing. In order to be able to explain the operation of this device more easily, the measurement on parts of oscillation circles should first be described. The device for carrying out the method consists essentially of a tube generator, the damping and frequency of which is changed by the material to be measured or by the test object. There are still connected to further parts to complete the device, edoch j to the time being only the lower part of the drawing will be considered.

Hier ist ein kleiner Röhrengenerator mit der Schwingröhre i, dem Gitterkreise, 3, dem Rückkopplungskreis q., 5, Gitterblock 6 und Gitterdrossel ? dargestellt. Weiter enthält noch dieser Kreis die Anodendrossel 8 und den Schutzkondensator g. Parallel zu dem Abstimmkondensator 2 des Gitterkreises liegt eine kleine Kapazität io, die hier durch einen Wechselstromsummer i i oder andere zweckdienliche Mittel ständig verändert wird. Parallel zum Rückkopplungskreis liegt der zu untersuchende Schwingungskreis 12, 13. Es soll angenommen werden, daß die Spule 13 dieses Schwingungskreises auf ihren Dämpfungsbeitrag untersucht werden soll. Ein Fall, wie er z. B. bei Abstimmspulen für Empfangsgeräte für drahtlose Nachrichten sehr häufig vorkommt. Die Spulen liegen hier fest: Die Wicklungsgröße liegt auch fest und ändert sich nicht. Es ist lediglich zu untersuchen, ob beider Herstellung alle nötige Sorgfalt gewaltet hat, daß der Dämpfungsbeitrag der Spule möglichst gering ist. Der Röhrengenerator ist so eingestellt, daß geringe Änderungen der Abstimmung zwischen Gitterkreis und Rückkopplungskreis eine erhebliche Änderung des Mittelwertes des Anodenstromes hervorrufen. Die Anodenspannung wird über einen Glimmlichtstabilisator 14 geliefert, so daß diese nahezu als konstant angesehen werden kann.Here is a small tube generator with the oscillating tube i, the lattice circles, 3, the feedback circuit q., 5, grid block 6 and grid choke? shown. This circuit also contains the anode choke 8 and the protective capacitor g. There is a small capacitance in parallel with the tuning capacitor 2 of the grid circle io, here by an alternating current buzzer i i or other expedient means is constantly changing. The one to be examined lies parallel to the feedback loop Oscillating circuit 12, 13. It should be assumed that the coil 13 of this oscillating circuit should be examined for their damping contribution. A case as he z. B. with tuning coils for wireless message receivers is very common. The coils are lying fixed here: The winding size is also fixed and does not change. It is just to investigate whether all the necessary care has been exercised during manufacture that the The damping contribution of the coil is as low as possible. The tube generator is set so that that small changes in the coordination between the grid circuit and the feedback circuit cause a considerable change in the mean value of the anode current. The anode voltage is supplied via a glow light stabilizer 14 so that this is almost constant can be viewed.

Dadurch, daß parallel zum Rückkopplungskreis q., 5 der zur Untersuchung dienende Schwingungskreis 12, 13 geschaltet wird, ist die Ahstimmschärfe des gesamten Systems abhängig von der Dämpfung, die durch den Kreis 12, 13 zusätzlich hineingebracht wird. Mit anderen Worten, wenn die zu untersuchende Spule 13 aus dem gesamten Kreis entfernt wird, so wird der Generator eine bestimmte Abs.timmschärfe haben. Wird die Spule 13 hinzugefügt und der Rückkopplungskreis erneut abgestimmt, so wird die Abstimmschärfe durch die Dämpfung des Kreises 12, 13 eine Einbuße erleiden, die abhängig ist von der Dämpfung des Kreises 12, 13.The fact that parallel to the feedback loop q., 5 of the investigation Serving oscillation circuit 12, 13 is switched, the Ahstimmschätze the entire System depending on the attenuation brought in by the circle 12, 13 in addition will. In other words, if the coil to be examined 13 is out of the whole circle is removed, the generator will have a certain tuning sharpness. Will the coil 13 is added and the feedback loop retuned, the Tuning sharpness by the attenuation of the circle 12, 13 suffer a loss that depends on the damping of the circuit 12, 13.

Um diese Veränderung der Abstimmschärfe messen zu können, wird die Abstimmung des Gitterkreises 2, 3 ständig verändert, und zwar in diesem Beispiel durch die kleine Kapazität io. Es ist ohne weiteres klar, daß auch auf anderem Wege die Abstimmung verändert werden kann, z. B. durch eine ständige Ver= änderung der Spule eines der Schwingungskreise oder durch Veränderung von Kopplungsgliedern. Es ist auch weiter ersichtlich, daß nicht unbedingt die Abstimmung des Kreises 2, 3 verändert werden muß; die gleiche beabsichtigte Wirkung würde auch erzielt werden bei Änderung der Abstimmung eines der anderen Kreise. Der Einfachheit halber soll aber in allen späteren Betrachtungen die Veränderung 'der Kapazität des Kreises 2, 3 angenommen werden.In order to be able to measure this change in the tuning sharpness, the Coordination of the grid circle 2, 3 is constantly changing, in this example due to the small capacity io. It is immediately clear that also in other ways the vote can be changed, e.g. B. by constantly changing the Coil of one of the oscillating circuits or by changing coupling elements. It can also be seen that not necessarily the vote of circle 2, 3 must be changed; the same intended effect would also be achieved if the vote of one of the other circles changes. For simplicity should but in all later considerations the change in the capacity of the circle 2, 3 are accepted.

Die Veränderung der Abstimmung des Gitterkreises 2, 3 ist sehr gering, und, zwar so, daß in keinem Fall der Bereich der maximalen Flankensteilheit des zu untersuchenden Kreises überschritten wird. Durch diese ständige Veränderung der Abstimmung ändert sich gleichlaufend der mittlere Anodenstrom der Schwingröhre. Es wird dem der Röhre zugeführten Gleichstrom ein. Wechselstrom überlagert, dessen Frequenz von der Frequenz .der Veränderungen der kleinen Kapazität io abhängt und dessen Stärke von der Einstellung der Krümmung der gesamten Schwingungscharakteristik des Röhrengenerators und damit also auch von der Dämpfung der Spule i 3 abhängt. Dieser Wechselstrom durchfließt den Transformator 15, wird im Gleichrichter 16 gleichgerichtet und im Meßinstrument 17 gemessen. Außerdem wird der mittlere Gleichstrom, der zur Röhre 1 fließt, in dem Meßinstrument 18 gemessen.The change in the coordination of the grid circle 2, 3 is very small, in such a way that in no case the range of the maximum edge steepness of the circle to be examined is exceeded. Due to this constant change in the The mean anode current of the oscillating tube changes simultaneously. It becomes a direct current supplied to the tube. Alternating current superimposed, whose Frequency depends on the frequency of the changes in the small capacitance and its strength from the adjustment of the curvature of the entire vibration characteristic of the tube generator and thus also of the damping of the coil i 3 depends. This alternating current flows through the transformer 15 and is rectified in the rectifier 16 and measured in the measuring instrument 17. In addition, the mean direct current used for the Tube 1 flows, measured in measuring instrument 18.

Es leuchtet nun ein, daß das Meßinstrument 17 bei einer bestimmten Einstellung des Röhrengenerators ohne die Spule 13 einen bestimmten Ausschlag haben wird. Fügt man die Spule 13 ein und bringt man durch Abstimmung der Kondensatoren q. und 12 den Anodenstrom im Meßinstrument 18 auf die gleiche Höhe wie vordem, so wird durch die veränderte Ab@stimm@schärfe des gesamten Systems, die hervorgerufen wurde durch Hinzufügung der Spule 13, am Meßinstrument 17 ein anderer Ausschlag auftreten. Es ist nun klar, daß man an. Stelle der einen Spule 13 eine ganze Serie anscheinend gleicher.Spulen in dieser Einrichtung auf ihre Dämpfung vergleichsweise untersuchen kann. Hierüber gibt der Ausschlag des Instrumentes 17 einwandfreien Aufschluß. Weiter ist es auch klar, daß man die Spulen gleichzeitig auf ihre gleiche Induktivität beurteilen kann, wenn man das Meßinstrument 18 beobachtet. Hier wird nämlich die Höhe des Ausschlages davon. abhängig sein, welche Eigenfrequenz der Kreis ä2, 13 hat. Ändert sich die übrige Einstellung der ganzen Einrichtung nicht und ändert sich nur jeweils die Spule 13, so muß eine Veränderung- des Ausschlages am Instrument 18 von der Höhe der Induktivität der Spule 13 hervorgerufen sein.It is now evident that the measuring instrument 17 at a certain Adjustment of the tube generator without the coil 13 will have a certain deflection will. The coil 13 is inserted and the capacitors are brought in by tuning q. and 12 the anode current in the measuring instrument 18 at the same level as before, see above is caused by the changed tuning sharpness of the entire system the addition of the coil 13 on the measuring instrument 17 resulted in a different deflection appear. It is now clear that one is on. Place the one coil 13 a whole series Apparently the same. Coils in this device are comparatively attenuated can examine. The deflection of the instrument 17 is flawless Exposure. Furthermore, it is also clear that the coils can be placed on their same at the same time Can judge inductance by observing the meter 18. Here will namely the amount of deflection of it. be dependent on the natural frequency of the Circle ä2, 13 has. The rest of the attitude of the whole establishment does not change and if only the coil 13 changes, the deflection must be changed be caused on the instrument 18 by the level of the inductance of the coil 13.

Im bisherigen Beispiel ist die Veränderung der Dämpfung im Gesamtkreis durch das Auswechseln der Spule 13 erfolgt. Man kann sich jetzt einen anderen Zustand vorstellen, wenn man stets dieselbe Spule 13 beibehält und sie so einrichtet, daß in ihrem Inneren verschiedene Füllungen untergebracht werden können. Je nachdem, welche Eigenschaften die Füllung in der Spule 13 hat, ist eine verschiedene Abstimmung und eine verschiedene Dämpfung des Gesamtkreises zu erwarten und damit auch ein verschieden hoher Ausschlag in den Meßinstrumenten 17 und 18. Im gleichen Sinne und mit gleichem Erfolg kann man in das Kondensatorfeld des Kondensators 12 die verschiedenen Stoffe hineinbringen. Es soll hier jedoch der Einfachheit halber vorerst nur die Wirkung auf das Spu:lenfeld betrachtet werden.In the previous example, there is the change in damping in the entire circle by replacing the coil 13. One can now have a different state imagine if you always keep the same coil 13 and set it up so that various fillings can be accommodated in its interior. Depending on, which properties the filling in the coil 13 has, is a different vote and a different damping of the entire circle to be expected and thus also a different high deflections in measuring instruments 17 and 18. In the same sense and with the same success you can in the capacitor field of the capacitor 12 the bring in different substances. For the sake of simplicity, however, it is intended here for the time being only the effect on the coil field should be considered.

Man kann diese Möglichkeit ausnutzen zur Kontrolle und Untersuchung von Werkstoffen und Arbeitsgütern. Es ist klar, daß diese Anordnung in b@ezug auf eine Veränderung der Dämpfung der Spule 13 außerordentlich empfindlich gemacht werden kann. Es ist damit einleuchtend, daß auch geringfügige Veränderungen der in der. Spule befindlichen. Füllung meßbar werden. Diese Veränderungen können physikalischer oder chemischer Art sein und z. B. als Veränderung des spezifischen Gewichtes, Veränderungen des Mischungsverhältnisses zweier Güter, Veränderungen. der Leitfähigkeit, Veränderungen der Dielektrizitätskonstante, der magnetischen und dielektrischen Hysteres.is, Veränderung des Feinheitsgrades u. dgl. mehr auftreten. Jede dieser Veränderungen wird eine Veränderung des Ausschlages der beiden Meßinstrumente ergeben. Man kann diese Einrichtung z. B. heranziehen zur Messung und Kontrolle an laufenden Güterströmen. Hierfür ist als Beispiel folgende Einrichtung gezeichnet worden.One can use this possibility for control and investigation of materials and work goods. It is clear that this arrangement applies to a change in the damping of the coil 13 can be made extremely sensitive can. It is therefore evident that even slight changes in the. Coil located. Filling become measurable. These changes can be more physical or be of a chemical nature and e.g. B. as a change in specific gravity, changes the mixing ratio of two goods, changes. of conductivity, changes the dielectric constant, the magnetic and dielectric hysteresis.is, change the degree of fineness and the like occur more. Each of these changes becomes one Change in the deflection of the two measuring instruments. You can use this facility z. B. use for measurement and control of current flows of goods. For this is the following facility has been drawn as an example.

In den Trichter 1g fällt® der Güterstrom, gerät in die Spule 13, die zweckmäßig mit einem Rohr ausgekleidet ist, und staut sich in dem, Rohr 2o durch den Trichter 21, der eine kleinere Öffnung hat als der Trichter 1g. Es wird somit erreicht, daß bei gleicher Beschaffenheit des Meßgutes ständig die gleiche Menge des Gutes in der Spule 13 enthalten ist. Die Einwirkungen des Güterstromes auf die gesamte Einrichtung lassen, sich grundsätzlich unterscheiden in Einwirkungen, die durch Veränderungen der Dielektrizitätskonstante und Einwirkungen, die durch. Veränderungen der Leitfähigkeit hervorgerufen werden. Veränderungen der Dielektrizitätskonstante werden demnach eine Veränderung der Frequenz des Meßkreises hervorrufen und eine Veränderung der Zeigerstellung des Instrumentes 18 erzeugen. Veränderungen' der Leitfähigkeit des Meßgutes werden eine Veränderung der Dämpfung des Meßkreises und damit eine Veränderung der Zeigerstellung des Instrumentes 17 hervorrufen. Aus welchen Ursachen die Veränderung der elektrischen Konstanten des Meßgutes erfolgt, wird vorher durch eine chemisch-analytische oder sonstige Eichung festgelegt.The flow of goods falls into the funnel 1g, gets into the coil 13, which is expediently lined with a pipe, and backs up in the pipe 2o the funnel 21 which has a smaller opening than the funnel 1g. So it becomes achieves that with the same quality of the material to be measured always the same amount of the goods in the coil 13 is contained. The effects of the flow of goods on the The entire facility can be fundamentally differentiated in terms of the effects due to changes in the dielectric constant and effects caused by. Changes the conductivity. Changes in the dielectric constant will therefore cause a change in the frequency of the measuring circuit and a Generate change in the pointer position of the instrument 18. Changes' the Conductivity of the material to be measured will be a change in the attenuation of the measuring circuit and thus causing a change in the pointer position of the instrument 17. From which Causes the change in the electrical constants of the material to be measured occurs determined beforehand by a chemical-analytical or other calibration.

Es, soll hier nur noch angedeutet werden, daß die gleiche Wirkung erzielt wird, wenn das Meßgut in die Abstimmspulen 3 oder 5 gebracht wird, oder aber, wenn das Meßgut zum Dielektrikum der Kondensatoren 2, 4: oder ä2 gemacht wird. Ebenso kann auch der veränderliche Abstimmkondensator 1o in einem der anderen Kreise, z. B. 4, 5 oder 12, 13, liegen. Es wird auch unter Umständen zweckmäßig sein, wie vordem schon beschrieben, das Meßgut sowohl in eine der Spulen als auch in einen der Kondensatoren einzuführen, wobei j e nach der Zweckmäßigkeit das Einführen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, an Stelle eines schüttbaren Gutes feste Stoffe in die Spulen bzw. Kondensatoren einzuführen und durch Beeinflussung der Schwingungskreise die Beschaffenheit dieser Prüflinge festzustellen.It should only be suggested here that the same effect is achieved when the material to be measured is brought into the tuning coils 3 or 5, or but if the material to be measured is made the dielectric of the capacitors 2, 4: or ä2. Likewise, the variable tuning capacitor 1o in one of the other circuits, z. B. 4, 5 or 12, 13, lie. It will also be useful in certain circumstances, such as previously described, the material to be measured both in one of the coils and in one to introduce the capacitors, depending on the expediency, the introduction at the same time or can be done sequentially. It is also easily possible in place of one to introduce solid materials into the coils or capacitors and by influencing the oscillation circles the nature of these To determine test objects.

Bei diesen Messungen würde jetzt aber der Nachteil auftreten, daß an dem Meßinstrument 18 der gesamte Anodenstrom der Schwingröhre i angezeigt wird und somit geringfügige Änderungen des Anodenstromes, hervorgerufen durch Veränderung der Füllungen, schlecht abzulesen. sind. Aus diesem Grunde ist folgende Einrichtung getroffen worden.With these measurements, however, the disadvantage would now arise that the total anode current of the oscillating tube i is displayed on the measuring instrument 18 and thus minor changes in the anode current caused by the change the fillings, difficult to read. are. For this reason, the following facility is been hit.

Die Schaltanordnung ist zu einer Brückenschaltung vervollkommnet worden: Die Brücke wird gebildet durch den Glimmlichtstabilisator als Spannungsteiler, durch den unteren Meßkreis mit der Schwingröhre i und durch den oberen @M@eßkreis mit der Schwingröhre 22. Dieser 1@1eßkreiS hat dieselben Aufgaben und dieselben Eigenschaften wie der Meßkreis mit -der Schwingröhre i. Diese Anordnung ist sehr wichtig; weil im anderen Falle die geringsten Spannungsänderungen zu Schwierigkeiten führen würden Besonderer Wert ist darauf zu legen, daß die beiden Schwingröhren die gleiche Charakteristik besitzen auch in bezüg auf Änderung des Emissionsstromes, hervorgerufen durch Schwankungen der Heizspannung. Eine solche Brücke i:st nach erfolgter Abgleichung verhältnismäßig spannungsunempfindlich.The circuit arrangement has been perfected to a bridge circuit: The bridge is formed by the glow light stabilizer as a voltage divider the lower measuring circle with the oscillating tube i and through the upper @ M @ eßkreis with of the oscillating tube 22. This 1 circuit has the same tasks and the same properties like the measuring circuit with the oscillating tube i. This arrangement is very important; because otherwise the slightest voltage changes would lead to difficulties It is particularly important that the two oscillating tubes have the same characteristics also have with regard to changes in the emission current caused by fluctuations the heating voltage. Such a bridge is proportionate after the alignment has taken place insensitive to voltage.

Mit Vollendung der Brückenschaltung ist es möglich, das Meßinstrument 18 so empfindlich zu halten, .daß auch :geringfügigste Änderungen der Abstimmung des Meßkreis-es mit der Schwingröhre i festgestellt werden können.With the completion of the bridge circuit it is possible to use the measuring instrument 18 so sensitive that also: the slightest changes in the vote of the measuring circle-it can be determined with the oscillating tube i.

Zu dem Meßkreis mit der Schwingröhre z2 kann eine gleiche Anordnung hinzugefügt werden wie der Kontrollkreis 12, 13. Dieser Kontrollkreis besteht aus dem Kondensator 23 und der Spule 24. Beide Teile haben die gleiche Abmessung und den gleichen Aufbau wie Kondensator 12 und Spule 13. Es leuchtet nun ein, daß, wenn man in die Spule 24 einen Stoff hineinbringt, der z. B. als Standardmuster ausgeführt ist, man in der Spule 13 alle Abweichungen von diesem Standardmuster einwandfrei erkennen kann: Welcher Art das Standardmuster auch ist, ob es eine Flüssigkeit, ein schüttbares Gut oder ein fester Stoff, der organischer oder anorganischer Herkunft sein kann, es wird immer eine Vergleichsmessung zu diesem Standardmuster und dem zu prüfenden Gut möglich sein. Weiter kann man z. B. zwei Güterströme in. dieser Art gegeneinander vergleichen, wobei es nur eine Frage der Zweckmäßigkeit ist, ob. an dem Meßkreis mit der Schwingröhre 22 ebenfalls ständig durch eine veränderliche Abstimmung die Dämpfung durch ein Instrument gleich dem Instrument i7 gemessen wird oder nicht.The same arrangement as the control circuit 12, 13 can be added to the measuring circuit with the oscillating tube z2. This control circuit consists of the capacitor 23 and the coil 24. Both parts have the same dimensions and the same structure as the capacitor 12 and coil 13. It It is now evident that if you bring a substance into the coil 24, the z. B. is designed as a standard pattern, all deviations from this standard pattern can be clearly seen in the coil 13: Whatever type the standard pattern is, whether it is a liquid, a pourable material or a solid substance, which can be of organic or inorganic origin, it It will always be possible to make a comparison measurement for this standard sample and the item to be tested. Next you can z. B. compare two flows of goods in this way against each other, whereby it is only a question of expediency whether the attenuation of the measuring circuit with the oscillating tube 22 is also constantly measured by a variable adjustment by an instrument like the instrument i7 or not.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for testing substances with dielectric Properties on their constant texture and on constant chemical and physical properties due to the action of these substances on the magnetic or electric field of a high-frequency oscillation circuit, characterized in that that the changes in the damping and the frequency of a high-frequency oscillating circuit be measured when the substances are introduced into its magnetic or electrical Field or when inserting into both fields at the same time or one after the other.

2. The method of claim i, characterized in that either humor in the measuring circuit, or in an exciter circuit, the waste is continuously changed; namely in the area of the greatest slope of the resonance curve of the measuring circuit, which contains the material to be examined.

3. The method according to claim i, characterized in that that a tube generator is used to measure the frequency, its anode direct current changes with the detuning of the feedback loop to the grid circle. q .: procedure after. Claims 2 and 3, characterized in that two identical tube generators which are connected as branches of a bridge and of which the one from a sample of the substance to be examined and the other from the one to be examined Substance is affected. such that deviations from the pattern remove the bridge from the Bring balance.